Sbírka fyzikálních pokusů

Závislost velikosti magnetické síly na proudu

Pokus číslo: 1739

• Cíl pokusu

  Experiment demonstruje, že velikost magnetické síly působící na vodič s proudem je závislá na proudu protékajícím vodičem. Také ukazuje princip ručičkového ampérmetru.

• Teorie

  Na cívku v magnetickém poli, kterou protéká proud, působí magnetické síly. Velikosti sil působících na jednotlivé strany délky l obdélníkové smyčky určíme pomocí vztahu

  \[F_m=I|\vec{l}×\vec{B}|=IlB\sin\alpha,\tag{1}\]

  kde úhel α je úhel mezi vektorem magnetické indukce \(\vec{B}\) a směrem proudu I.

  Proud v částech cívky rovnoběžných s osou teče opačným směrem, proto na horní a dolní část cívky působí magnetické síly opačným směrem. V důsledku toho se cívka natočí a ustálí se odchýlena o úhel, který je úměrný velikosti procházejícího proudu. V částech kolmých na osu teče proud rovnoběžně se směrem magnetického pole, proto na ně magnetická síla nepůsobí. Pokud otočíme směr proudu tekoucího v obou vodorovných částech cívky, natočí se cívka opačně.

  Použitá cívka je zatížená, tudíž se vyrovnává magnetická síla s tíhovou silou. Žárovky jsou zapojené paralelně, tedy čím víc jich svítí, tím větší proud obvodem protéká.

• Pomůcky

  Demonstrační podkovovitý magnet, souprava – vodič a cívka v magnetickém poli, plochá baterie.

  

• Postup

  1. Do stativu umístíme cívku s hliníkovým profilem.
  2. K cívce připojíme sériově panel s žárovkami a baterii.
  3. Do otvoru v hliníkovém profilu umístíme „ručičku“.
  4. Postupně rozsvěcujeme žárovky a pozorujeme výchylku ručičky v závislosti na počtu rozsvícených žárovek.
  5. Totéž zopakujeme s opačnou polaritou zdroje napětí.

• Vzorový výsledek

  Video níže ilustruje možný průběh pokusu.

• Technické poznámky

  • O soupravě využívané k pokusu, jejímž autorem je Václav Piskač, se můžeme více dozvědět zde.

  • Tento pokus demonstruje princip ručičkového měřícího přístroje s otočnou cívkou, který je detailně popsán v Encyklopedii fyziky. Můžeme zde najít i fotografie zachycující princip voltmetru a ampérmetru.

• Komentář

  Mezi další pokusy, ke kterým je využívána stejná souprava, patří Působení magnetického pole na vodič s proudem a Působení magnetického pole na cívku s proudem.